aus: Buch der Jugend 1900

Die Erfindungsgeschichte der Dampfmaschine
von Dr. E.G. in C.

Nicht länger wie 200 Jahre ist es her, seit die Dampfmaschine, deren jetzige Einrichtung ihr vom vorjährigen Buch der Jugend kennt, erfunden wurde und schon weiß man nicht mehr recht, wie und wo es geschah. Aber freilich, als man die Maschine erfand, da konnte man noch nicht wissen, daß sie das werden würde, was sie wirklich wurde, eine Umwälzerin unserer sämtlichen Lebensverhältnisse.
An ihrer Ausbildung haben in gleicher Weise Engländer, Deutsche, Amerikaner, Franzosen gearbeitet und alle diese Nationen machen auch Ansprüche auf den Ruhm ihrer Erfindung. Diese gehört indessen Deutschland, aber England und Frankreich, ja auch Holland, haben Anteil daran, denn der Erfinder war ein geborener Franzose, ging bei seiner Erfindung, die er bei langjährigem Aufenthalte in Deutschland machte und ausarbeitete, von dem Apparate eines Holländers aus, bei dem er in Paris arbeitete, war aber in der Zwischenzeit in London als Experimentator der königlichen Gesellschaft der Wissenschaften thätig gewesen und hatte dort mancherlei Anregung erhalten.
Können sich nun auch die anderen Nationen nicht immer dazu verstehen, uns Gerechtigkeit widerfahren zu lassen, wir Deutsche können es. Wir wollen den anderen Nationen gern lassen, was ihnen gehört, aber endlich zurücknehmen, was unser Eigentum ist. Endlich - denn bis in die neueste Zeit glauben noch viele Deutsche, die Engländer hätten die Dampfmaschine erfunden.

Doch ich wollte euch die Geschichte erzählen.

im Anfang des Jahres 1688 stellte sich dem Landgrafen Karl von Hessen der Professor Denis Papin vor, den der Landgraf von London an seine Universität Marburg berufen hatte, um Mathematik, Mechanik und Physik zu lehren. Papin traf seinen neuen Herrn mit der Ausgrabung von Teichen beschäftigt, die aber nicht recht förderte.Der Teich lag nämlich tiefer, wie der Spiegel des jenseits eines Dammes vorbeifließenden Fulda und die unvollkommenen Pumpen der damaligen Zeit konnten das stark nachdringende Wasser nicht bewältigen.

Papin hatte schon in London eine neue Art Pumpen erfunden, bei der rasch rotierende Flügel das Wasser forttrieben, die sogenannte Centrifugalpumpe, welche 1852 als ganz neue Erfindung auftrat. Aber die Pumpe mußte, wenn sie wirken sollte, sehr rasch und gleichmäßig gedreht werden und dazu reichten die damals zur Arbeit verwandten Tier- und Menschenkräfte nicht aus. Es mußte also eine Maschine konstruiert werden, die hierzu tauglich war und die dann möglichenfalls auch zu anderen Arbeiten, wie Wasserpumpen, hätte verwendet werden können. Zunächst dachte Papin an eine Maschine, die von seinem holländischen Freund, Christian Huygens, spr. Heughens, den er in Paris kennen gelernt und bei dem er viel gearbeitet hatte, erfunden worden war und bei der Schießpulver als treibende Kraft diente. Ihre Einrichtung war die folgende:

In einem großen metallenen Cylinder war ein genau schließender Stempel, ein Kolben, eingesetzt, der sich hin und her darin bewegen konnte. Er hing an einer Schnur, die über eine feste Rolle führte und am andern Ende fest zu halten war. In der Nähe seines oberen Randes hatte er zwei Ventile, die sich nach außen öffneten. Im Boden befand sich eine durch eine Schraube verschließbare Öffnung, durch welche Pulver mit einem angezündeten Stück Lunte hereingebracht werden konnte. Das geschah, nachdem der Kolben heruntergestoßen war. Sobald die Lunte das Pulver aber entzündet hatte, hoben die durch seine Verbrennung sich bildenden Gase den Kolben in die Höhe, und entwichen dann zum Teil durch die Ventile. Die zurückbleibende Menge aber kühlte sich ab und ging nun, da sie stark erhitzt gewesen war, auf einen viel geringeren Raum zurück. Dadurch bildete sich ein luftverdünnter Raum, in welchem nun der Druck der äußeren Luft den Kolben hineinpreßte und ihn so in den Stand setzte, an dem anderen Ende der Schnur eine beträchtliche Last zu heben.

Diese Last bestand bei dem einzigen Versuche, der mit dieser Maschine gemacht wurde, - Papin machte ihn vor dem Minister Ludwig XIV., vor Colbert, - aus etwa zwanzig Lakaien, die versuchen mußten, den Kolben festzuhalten. Der aber hob sie empor.
Auch diese Maschine war ursprünglich zu dem Zwecke erdacht, Wasser zu pumpen, sie sollte die zur Bewässerung der neuen Gärten in Versailles nötigen Mengen Seinewasser heben, ist aber zu diesem Zwecke nie verwandt worden. Sie war in der That zu unbeholfen und gefährlich; leicht entzündete die Lunte zu früh und verbrannte dem die Schraube Drehenden die Hand. Dies zu verbessern, ließ Papin sich zuerst angelegen sein, er ersetzte die Schraube durch einen Hebel, den ein Gewicht gegen den das Pulver aufnehmenden früher aufgeschraubten Stopfen preßte, aber er fand doch je länger je mehr, daß die Notwendigkeit, die Maschine immer von neuem zu laden, ihrer Verwendung allzu hindernd im Weg stehen würde.
Das Pulver konnte aber durch einen Stoff ersetzt werden, welcher ebenfalls imstande gewesen wäre, ein Gas zu entwickeln, um den Kolben hochzutreiben, welches sich danach aber wieder in sein urspüngliches Nichts zusammengezogen hätte. Es wird Papin stets zum großen Ruhm gereichen, daß er im Wasser den geeigneten Stoff erkannte und die Maschine konstruierte, welche uns unser Bild vorstellt.

Der Cylinder ist in der Mitte durchschnitten gedacht, um einen Einblick in sein Inneres zu gestatten. Er ist unten vollständig geschlossen, man bringt etwas Wasser hinein und setzt dann den Kolben A in seine Öffnung. Auf ihn goß man dann Wasser, denn darin bestand damals das einzige Mittel, welches man hatte, einen solchen Kolben dicht zu machen. Nun wäre er aber nicht heruntergegangen, da die im Cylinder eingeschlossene Luft nirgends entweichen konnte, wenn er nicht mit einer zweiten Durchbohrung B versehen gewesen wäre, die durch den langen eisernen Stab BC verschlossen werden konnte. Der Kolben wurde bei offener Oeffnung B herabgestoßen, dann der Stab, wenn der Kolben auf dem Wasser angekommen war, eingesetzt und nun der lose schließende Deckel auf den Cylinder gelegt. Derselbe besaß zwei Oeffnungen, die eine um den Stab, die andere um die Kolbenstange E durchzulassen, die oben einen Ring oder eine Zahnstange erhalten sollte, um, an ein Getriebe gesetzt, bei herabgehendem Kolben dieses in Drehung zu bringen und dadurch eine Pumpe oder die Achse eines Dampfwagens oder eines Dampfschiffes in Drehung und somit in Bewegung zu setzen.
Dazu wurde der Cylinder auf das Feuer eines eigens hierzu konstruierten mit Gebläse versehenen Ofens gesetzt, in dessen Glut das Wasser so rasch verdampfte, daß der Kolben bald bis unter die Decke stieg. In dieser Stellung aber hielt ihn der Hebel F fest, der von der zusammengepreßten Spiralfeder G in die dazu vorhandene Lücke H der Kolbenstange gepreßt wurde. Das dadurch entstehende Geräusch machte zugleich darauf aufmerksam, daß der Cylinder vom Feuer zu nehmen sei; er wurde durch einen anderen ersetzt. In dem fortgenommenen aber schlug sich der Wasserdampf sehr bald nieder, es entstand unter dem Kolben ein leerer Raum in den ihn der Luftdruck herabdrückte, nachdem er an den Platz gestellt worden war, wo er arbeiten sollte und mit kräftigem Schlag gegen das lange Ende des Hebels dieser ausgehoben worden war.

Es ist diese Maschine diejenige, welche den Namen der atmosphärischen erhielt, weil bei ihr der Wasserdampf nur zur Herstellung eines leeren Raumes benutzt wird, der Luftdruck aber die eigentliche Arbeit verrichtet. Jeder lächelt über die ungeschickte Anordnung des Cylinders, hättet ihr es aber besser gemacht? Jetzt, nachdem die Dampfmaschine in so einfacher Form hergestellt ist, können wir uns kaum noch in jene Bestrebungen hineindenken. Aber lernt erst einmal das Wenige kennen, was man damals vom Wasserdampf und seinen Eigenschaften wußte, und euer Lächeln wird sich in Bewunderung umwandeln.

Einstweilen freilich muß ich auch zugeben, daß die unbequeme Form dieser ersten Dampfmaschine verhinderte, daß sie in größerem Maßstabe ausgeführt wurde. Ein Modell hat Papin davon gehabt, aber zur Konstruktion einer größeren Maschine, namentlich einer solchen, die ein Schiff hätte treiben können,ist er nicht gekommen.
La§t euch durch andere Nachrichten nicht irre machen, sie sind nicht wahr, und wenn ihr sehen wollt, wie leichtsinnig man diese Dinge betrachtet hat, dann seht euch das schöne Bild im Buch der Erfindungen an, wo man Papin auf einem Dampfer von der Größe eines mäßigen Seeschiffes sieht, während das Gewässer, welches ihm allein zur Verfügung stand, die an Kassel vorbeifließende Fulda, auch für die kleineren Dampfer nicht tief genug ist.
Papin täuschte sich nicht über diese Hindernisse, die der Konstruktion seiner Maschine entgegenstanden. Er legte deshalb dem Landgrafen den ganz anders eingerichteten Entwurf seiner Pumpmaschine vor, und hatte die Freude, da§ der Fürst ihn mit Herstellung einer solchen beauftragte, welche das Wasser der Fulda in das auf einem Hügel am Flusse gelegene landgräfliche Schloß schaffen sollte. Aber diese Maschine kam nicht zur Vollendung, ein ungewöhnlich früher Eisgang im November riß die bereits aufgestellte Bodenplatte hinweg, und leider erlahmte nun das Interesse des Landgrafen an Papins Arbeiten so sehr, daß er einem anderen, der sich darum bewarb, eine Pumpmaschine zu bauen auftrug, die freilich ebensowenig zustande kam.

Wie sehr Papin diese ungünstigen Erfolge quälten, zeigen die Briefe, die er damals mit dem großen berühmten Philosophen Leibniz wechselte, der damals in Hannover wohnte. Wir erfahren aus ihnen, daß Papin von einer Dampfmaschine des Kapitän Savery hörte, auf die derselbe vom englischen Parlament ein Patent sich hatte geben lassen, daß er aber über die Einrichtung derselben keine Nachrichten erhielt. Erst 1705 sandte man Leibniz eine Zeichnung, aber ohne Beschreibung, doch erkannte Papin sofort, daß diese Maschine genau so eingerichtet war, wie seine frühere.
Er legte diese sofort dem Landgrafen vor, und wies ihm nach, daß Savery hier eine Maschine sich habe patentieren lassen, die vollständig mit einem seiner früheren Entwürfe übereinkam, von dieser Ausführung er aber abgestanden hatte um des höchst ungünstigen Umstandes willen, daß der heiße Wasserdampf beim Spiel der Maschine auf kaltes Wasser traf und hier sich notwendig so sehr abkühlen mußte, daß seine Kraft zum Forttreiben des Wassers nun nicht mehr ausreichte. Er hatte diesen Umstand längst verbessert und erlebte nun die Freude, daß ihm der Landgraf die Herstellung der verbesserten Maschine auftrug, die unser Bild in einem durch seine Mitte geführten Schnitte vorstellt.
Ich will sie euch aber erst beschreiben:

A ist eine kupferne Retorte, die oben ein von Papin angegebenes Sicherheitsventil B besitzt, eine durch einen Kegel verschließbare Oeffnung, die der durch ein Gewicht beschwerte Hebel C zudrückt. Wird der Hahn D geöffnet, so dringt der Dampf in den Cylinder E, der mit Wasser gefüllt ist.

Um aber zu vermeiden, daß wie bei der früheren Konstruktion der heiße Dampf direkt auf das kalte Wasser trifft, ist auf dieses ein Schwimmer aus Blech aufgesetzt, ein weiterer flacherer Cylinder F, in den ein schmalerer aber tieferer G eingesetzt ist. Dieser dient zur Aufnahme eines Stückes glühend gemachten Eisens, welches durch die Oeffnung des Sicherheisventils H in den Cylinder E gebracht und, so oft er abgekühlt ist, durch ein anderes ersetzt wird. Der auf diese Weise sich weiter erhitzende Dampf dehnt sich plötzlich noch mehr aus und schleudert den Schwimmer und das ihn tragende Wasser zurück. Dieses kann nur durch das Rohr J entweichen, indem es das Ventil K aufstößt. In das seitliche Rohr L einzutreten, verhindert es das Ventil, welches sich nur nach innen öffnen kann. So gelangt das Wasser in den allseitig geschlossenen luftenthaltenden großen Cylinder N, in dessen Mitte das es führende Rohr endet. Infolge der Stoßwirkung, deren Unwiderstehlichkeit ihr euch vom vorigen Jahrgang her erinnert, wird die Luft zusammengepre§t, drückt aber dann sich weiter ausdehnend bei geöffnetem Hahn O das Wasser in das Steigrohr, in dem es bis zu einer beliebigen Höhe emporgetrieben werden kann. Ist nun der Schwimmer auf seinem tiefsten Stand angekommen, so wird der Hahn D geschlossen, und der Hahn P geöffnet. Der Dampf entweicht nun hier, das in L eingelassene Wasser
- man kann einen Bach dort hinein leiten - drückt das Ventil M auf, den Cylinder wieder mit Wasser füllend und den Schwimmer hebend. Der Hahn Q dient dazu, das Wasser, der Hahn R den Dampf abzulassen, ohne daß die Maschine in den Gang kommt.

Diese Maschine ist die erste leistungsfähige Dampfmaschine, während die Saverysche nicht auf Leistungsfähigkeit konstruiert war. Dadurch, daß er sie in Gang gesetzt hat, hat Papin den Beweis dafür geführt. Das war nun allerdings nicht so leicht, da die ihm zur Verfügung stehenden Arbeiter nicht imstande waren, das dazu Nötige herzurichten. Das meiste mußte Papin selber machen. Als dann endlich alles fertig war, fehlte es an einem genügend hohen Steigrohr. Es mußte eines aus einzelnen Stücken zusammengekittet werden, die Arbeiter machten das aber in so leichtfertiger Weise, da§ Papin sogleich sagte, das könne nicht halten. Aber diese Leute hatten schon damals die löbliche Eigenschaft, alles am besten zu wissen, die Maschine wurde also im Beisein des Landgrafen in Gang gesetzt und wirkte vortrefflich, denn bald quollen wahre Ströme von Wasser aus den Verbindungsstellen der Rohrstücke. Der Landgraf meinte, so könne der Versuch nicht gelingen, und gab Befehl ihn zu unterbrechen, aber Papin bat ihn zunächst noch fortsetzen zu dürfen, und trotz der ungünstigen Verhältnisse erreichte das Wasser in dem Steigrohr mehrmals eine Höhe von 20 m. Das überzeugte den Landgrafen von der Vortrefflichkeit der Maschine und auf seinen Befehl versuchten die Arbeiter zunächst die Kittstellen zu verbessern. Der Kitt aber war weich geworden, er entglitt ihren Händen und ein großer Klumpen fiel in das Steigrohr, dieses verstopfend. Da mußte der Versuch dann doch unterbrochen werden, der Landgraf gab aber Befehl, nun ein verlötetes kupfernes Steigrohr herzustellen. Als das aber fertig war, hielten ihn andere Geschäfte von der Wiederholung des Versuches zurück und endlich nahm man das Rohr weg, um es zu anderen Versuchen zu benutzen.

So kam es, daß es bei diesem Versuche blieb. Papin ging bald darauf nach England, in der Absicht die Anbringung der Dampfmaschine auf Schiffen ins Leben zu rufen. Er kam aber nicht mehr dazu, ein Dampfschiff zu bauen; die Engländer legten ihm alle möglichen Schwierigkeiten in den Weg und schon im Jahre 1712 ereilte den großen Erfinder ein zu früher Tod.

Seine Erfindung wurde aber nicht vergessen. Einige mehr oder weniger freilich dem Zufall zu dankenden Entdeckungen machten sie und zwar die zuerst konstruierte Maschine namentlich für Pumpwerke recht brauchbar und die Newcomensche Maschine, die man bald vielfach angewendet sah, ist eine nur wenig veränderte Papinische.

Aber es dauerte noch 100 Jahre, bis ein ebenbürtiges Genie, das von James Watt, die Dampfmaschine auf die Vollkommenheit brachte, die ihre mannigfachen Verwendungen ermöglichte.

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